Толщина пленки и время пребывания жидкости на ступенях роторно-пленочных аппаратов Текст научной статьи по специальности «Физика»

обеспечивает лучшую эффективность разделения при меньших начальных содержаниях этанола в исходной смеси — 16 против 50%.

После обобщения результатов исследований получены следующие рабочие характеристики РРА: число теоретических тарелок на 1 м высоты аппарата — 5—8; гидравлическое сопротивление на 1 м высоты — 35-90 Па; удельное гидравлическое сопротивление одной теоретической тарелки — 5-12 Па; кратность циркуляции жидкости на КС — 50-200.

ВЫВОД

Определена рациональная конструкция контактной ступени роторного распылительного ректификатора. Установлены его основные характеристики.

ЛИТЕРАТУРА

1. Коган В.Б., Харисов М.А. Оборудование для разделения смесей под вакуумом. — Л.: Машиностроение, 1976. — 376 с.

2. Сорокопуд А.Ф. Исследование производительности заборного устройства распылителя роторной массообменной колонны. — Деп. в ЦИНТИхимнефтемаш, № 1934.

3. Сорокопуд А.Ф. Исследование влияния угла установки пластинок пристенного каплеотбойника на брызгоунос в роторной распылительной колонне. — Деп. в ЦИНТИхимнефтемаш, № 2103-хн 90.

4. А.с. 1639704 СССР. В 01 3/30. Роторная массообменная колонна / Сорокопуд А.Ф., Ельцов А.В. — Опубл. в Б.И. — 1991. — № 13.

5. Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. Кн. 1-2. — М.-Л.: Наука, 1966.

Кафедра процессов, машин и аппаратов пищевых

производств

Поступила 04.11.95

66.048.52

ТОЛЩИНА ПЛЕНКИ И ВРЕМЯ ПРЕБЫВАНИЯ ЖИДКОСТИ НА СТУПЕНЯХ РОТОРНО-ПЛЕНОЧНЫХ АППАРАТОВ

Ю.Г. НЕЧАЕВ, Г.Н. ЕСИПОВ

Кубанский государственный технологический университет

В работе [1] изложены требования, предъявляемые к аппаратуре для разделения смесей под вакуумом, описаны основные конструкции контактных ступеней и изложена методика расчета их гидравлического сопротивления.

В настоящем сообщении рассмотрены время пребывания жидкости хх на контактных ступенях роторно-пленочных аппаратов и величина задержки на ступенях, определяющая толщину пленки жидкости дх на контактных элементах. Поскольку прямое определение дх на ступенях.практически невозможно, был использован косвенный метод определения с помощью задержки жидкости на ступени.

Задержку жидкости на ступенях диаметром 200 мм, высотой 50 мм и зазором между кольцами или витками спирали Д = 5 мм определяли методом отсечки. При обобщении опытных данных рассчитывали по величине задержки усредненную ■ 8 , отнесенную к среднему диаметру ступени. На системе воздух-вода экспериментально установлено для всех ступеней, что о при расходе жидкости L = const уменьшается с ростом скорости вращения ступени и и при и = const возрастает с увеличением L. Скорость газовой фазы на дх в исследованном диапазоне нагрузок не влияет.

При обобщении опытных данных исходили из того, что даже при небольшой и центробежные силы значительно превышают силу тяжести. Это позволяет в формуле для гравитационного стека-ния пленки заменить силу ускорения свободного падения g на со2г, в результате чего получено уравнение

ЛІ

ЗІ7

- 2 СО Г

(1)

где

опытный коэффициент;

ух — коэффициент кинематической вязкости;

ши г — угловая скорость вращения и радиус ступени.

После отнесения I к определяющему геометрическому размеру каждой ступени и определения из опытных данных А получены уравнения для исследованных ступеней

-т3/з17

КСВЩП—8г = 1,23 \ /----(2)

hr со ср

СС—<5.

3 Lv

ПМсРШ

-xfZbv

КСГЩП—б = 7,7}/-------

I ср

СКС—дх = 36,9Re°'34(^ /и)

-0,9

ССС—дх = 22,4Rex7\vx /и),

(3)

(4)

(5)

(6)

где

Гср

я.

среднии радиус ступени; число спиралей; ке — число Рейнольдса для жидкости (для КСВЩП и ССС Нех = 4Ь/ухк, для СС Еег = 4Ь/псухЬ, для

КСГЩП Ие* = А1/ух2лгср) .

Поскольку на сетчатых ступенях реально движущейся пленки не существует, уравнения (5) и (6) позволяют рассчитать только условную 8х. Предлагаемые уравнения описывают опытные данные с точностью 10-12%.

Зависимость дх = [(В) при и = 9,8 м/с у различных ступеней приведена для сравнения на рис. 1 (кривая / - КСВЩП, 2 - СС; 3 - КСГЩП, 4 - СКС; 5 - ССС).

Из

БИЯ д

пути с мал траек1 аппар Экс воды пене! шени незна По плеш и Wx меног На луче* с точ: тов:

где

R,

разделения не, 1976. —

аьности за-;сообменной 1934.

а установки )ызгоунос в ЦИНТИхим-

ссообменная [публ. в Б.И.

| Равновесие Наука, 1966.

|(евых

66.048.52

сти

3

(еской вяз-

[ия и ради-

геометри-ределения нения для

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

жидкости = ^Ь/ухЬ, г^/г, для

Гср) ■

ьно движу-1я (5) и (6) 6Х. Предла-гданные с

9,8 м/с у шнения на - КСГЩП;

Из графиков следует, что более высокие значения 6х соответствуют ступеням с большой длиной пути жидкости 5, а минимальные значения дх — с малой 5 (для сетчатой ступени она равна длине траектории полета капли от стакана до стенки аппарата).

Экспериментально исследована зависимость хх воды от перечисленных параметров. Для всех ступеней установлена общая закономерность уменьшения хх с ростом а; для сетчатых ступеней хх незначительно зависит от Ь.

По хх и 5 определена средняя скорость движения пленки №х по контактным элементам. Используя дх и проводили увязку гидродинамики с массооб-меном.

На основе экспериментальных расчетов хх получены уравнения, описывающие опытные данные с точностью, достаточной для инженерных расчетов:

4X2 (*Л)0’57;

КСВЩП — хх = 2,7£Жег

СС — хх = 775Яе/ ксгщп — хх= 15,; СКС — г = 0,18ї?е,

%/и)

0.57

-0.28

'<5г/м)

0,57

ів/и)

0,57.

ССС [2]—г

Л Л., ,-Л.

22яД,й,

(7)

(8) (9)

(10)

(11)

где

Я

N — число колец; ж я Я1 — соответственно радиусы большего и меньшего смежных колец;

У1 — скорость вылета капли из г-го кольца.

Исследования показали, что в зависимости от способа перераспределения жидкости по ступеням хх существенно изменяется.

Ь, с

Рис. 2

На рис. 2 приведена зависимость хх = [(Ь), построенная по уравнениям (7-11) при и = 9,8 м/с. Из графиков следует, что хх в зависимости от конструкции ступени может изменяться в широком диапазоне от 4-6 до 0,04-0,06 с. Это может иметь существенное значение для практики.

ВЫВОД

Совместное рассмотрение данных по гидравлическому сопротивлению, толщине пленки и времени пребывания жидкости на ступени для конкретного процесса разделения позволяет выбрать оптимальную с точки зрения гидродинамики конструкцию ступени.

ЛИТЕРАТУРА

1. Нечаев Ю.Г., Есипов Г.П. Гидравлическое сопротивление роторно-пленочных тепломассообменных аппаратов.

— Изв. вузов, Пищевая технология. — 1.994, — № 1-2

— С. 49-51.

2. Нечаев Ю.Г., Овсюков А.В., Лаврентьев А.В. Математическая модель движения жидкости на сетчатых контактных ступенях роторных массообменных аппаратов. — Деп. в ЦНИИТЭИлегпищемаш, № 730-МЛ 87.

Кафедра иромтеплоэнергетики

Поступила 28.02.94

IX, НИ

ми б о т т іунг/ч

Рис. 1